DE2941252A1

DE2941252A1 - Verfahren zur dezentralen erzeugung von elektro- und waermeenergie

Info

Publication number: DE2941252A1
Application number: DE19792941252
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr. 7031 Aidlingen Artmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-11
Filing date: 1979-10-11
Publication date: 1981-05-07

Description

Verfahren zur dezentralen Erzeugung von Elektro- und Wärme-Energie
Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruches.
Es ist allgemein bekannt, daß die Umwandlung von thermischer in elektrische Energie mit relativ schlechten Wirkungsgraden erfolgt, wenn die "Müll"-Wärme ungenutzt bleibt. Das trifft für die derzeit eingeführte zentrale Erzeugung von elektrischer Energie im Elektrizitätswerk und bei der Verteilung dieser Energie zu. Der Endverbraucher kommt damit nicht in den Genuß der auch z.B. zum Heizen im erheblichen Umfang benötigten Wärmeenergie. Hierfür sind dezentral Heizungsanlagen installiert, deren Kapazität nur um ca. 10 bis 15 % erweitert werden müßte, um auch die benötigte elektrische Energie dezentral mit gutem Gesamtwirkungsgrad zu erzeugen.
Z.Zt. wird in erheblichem Umfang Primärenergie vergeudet.
Für eine weitgehende Nutzung der Sonnenenergie müssen z.Zt. insbesondere in unseren Breiten große Empfängerflächen und große Speicher eingesetzt werden, die sich wegen hoher Kosten nicht in vernünftigen Zeiträumen amortisieren. Die Sonnenenergie kann deshalb auf absehbare Zeit nicht umfassend genutzt werden.
Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Vorschlag mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche hat die Vorteile: - Einsparung von bis zu 75 % der bisher zur Erzeugung elektrischer Energie eingesetzten Primärenergie - Reduzierung des Baus von Großkraftwerken - Autarkie bei Störungen und in Krisenzeiten - weitgehend bedarfsgerechte Erzeugung von Elektro- und Xårme-Energie - sinnvolle Nutzung der Sonnenenergie als Ergänzung zur dezentr. Versorgung - Abbau wechselnden Bedarfs an Elektro-Energie - Bessere Nutzung der Kraftwerke durch Abbau der Lastwechsel - Bessere Nutzung der Niedrigtemperatur-Wärme - Umweltfreundlichkeit - nur verhältnismäßig geringer mechanisch-elektrischer Wirkungsgrad erforderlich - einfache Steuer- und Regelmöglichkeiten - optimale Ausnutzung vorhandener Heizungssysteme - gute Anpassungsmöglichkeiten an bekannte energiesparende Maßnahmen - geringer Unterhalts- und Wartungsaufwand Zeichnungen Im Sinne des erfindungsmäßen Verfahrens zeigt Abb. 1 das allgemeine Prinzip der dezentralen Versorgung in einem z.B. Einfamilienhaus, während Abb. 2 die zur dezentralen Erzeugung der elektrischen Energie unmittelbar erforderlichen Haupt-Aggregate näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Der bisherige Ölbrenner von z.B. Zentralheizungssystemen wird z.B. durch eine Gasturbine bekannter Art oder z.B. durch eine mit Verbrennungsgasen betriebene Brayton-Turbine ersetzt, die einen Generator antreiben. Die zur Arbeitsleistung für Kompressor und Elektro-Generator benötigte kinetische Energie wird dabei durch Verbrennung von fossilen Brennstoffen, wie hauptsächlich Öl u./o. Gas erzeugt. Geheizt wird nach wie vor hauptsächlich mit Verbrennungsgasen.
Auch bei schlechtem Wirkungsgrad zur Erzeugung der Elektro-Energie ( - 15 %) kann der Strombedarf in der kühlen Jahreszeit (ca. 10 bis 15 % des Wärmebedarfes) gut gedeckt werden. Der im Sommer über die Erzeugung von Strom aus Wärmebedarf hinausgehende Verbrauch elektrischer Energie kann aus dem Netz oder z.B. mittels Solarzellen aus Sonnenenergie gedeckt werden. Im Netzverbund ist die Turbine als Antriebsaggregat für den Generator besonders gut geeignet, da sie leistungsmäßig an den durchschnittlichen Tagesverbrauch elektrischer Energie gut angepaßt werden kann und sie z.B. mit einem vom Netz betrIebenen elektr. Anlasser sehr einfach einen spannungs-, frequenz- und phasengerechten Betrieb des Generators ermöglicht.
Die Sonneneinstrahlung fällt bereits dezentral an, sie ist zum Wärmebedarf weitgehend synchron und muß nur eine zur dezentralen Versorgung ergänzende Funktion übernehmen. Die Sonne wird gebraucht, wenn sie scheint, dabei bleiben Flächen und Speicher klein, da sie nur Tageswerte decken und puffern müssen.
Bei geeignet angepaÅtem Einsatz von Wärme- u./o. Elektrospeichern (z.B.
Akkumulatoren) sowie entspr. Steuer-, Regel- und Wandler-Einrichtungen ist eine gänzliche Unabhängigkeit vom Elektrizitätswerk erreichbar.
Flir die Gewährleistung der Notstrom-Funktion des Systems ist z.B. für einen 4-Personen-Haushalt nur ein normaler PkW-Akkumulator notwendig.
Verwirklichung (@@@@ @@@.1) a) kurzfristig Pos. 3 bis 15 (8 ev.+ Elektroboiler, 11 auch mit schlechtem elektr.
13 ev. nur Wärmespeicher oder Netzverbund b) mittelfristig: (wie a) ausgenommen: Pos. 2 bis 16 4 Niedertemp.-Heizung, 7 Boiler u. Heizkessel getrennt vom Brennraum, 11 mit besserem t elektr.
und 7 gesamt) c) langfristig: (wie b) ausgenommen: Pos. 1 bis 17 3 ev. Gleichstrom, 7 u. 17 ev. für feste Brennstoffe, 13 Batterie + Wärmespeicher ev. ohne 15 16 Dreifach-Vergl.)

Claims

Ansprüche t Verfahren zur dezentralen Strom- und Wärme-Energieversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch Verbrennungsgase angetriebene Turbine einen Generator betreibt, während die Wärmeenergie insbesondere die der heißen Abgase wie üblich zum Heizen usw. genutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonnenenergie zur Stromerzeugung wie auch zur Bereitstellung der Wärmeenergie hinzugezogen wird (z.B. kombinierter, d.h. mit Solarzellen bestückter sonst üblicher Sonnenkollektor).
3. Verfahren nach Anspruch 1 u./o..dadurch gekennzeichnet, daß zur Pufferung täglichen Bedarfs Wärme- u./o. elektrochemische Speicher eingesetzt werden.
4. Verfähren nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Ausfall der Netz-Energie mindestens ein z.B. elektro-chemischer Speicher eingesetzt wird.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1, 3 und 4, daß für das Anlaufen der Turbine ein z.B. 12 Volt-GlXeichstrom- u./o. 220-Volt-Wechselstrom-Anlasser, für Notstrombetrieb eventuell mit Gleich-Wechselstrom-Wandler, eingesetzt wird.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Generator auch als Anlaß-Motor der Turbine benutzt wird.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1,5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur mit dem Netz übereinstimmenden Einstellung von Spannung, Frequenz und Phase ein wie ein netzbetriebener Elektromotor (Synchronmotor) arbeitender Anlasser zum Einlaufen der Turbine benutzt wird.
8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit der mechanischen u./o. wärmetechnischen Arbeit einer Gasturbine u./o.

elektrischen Energie einer Gasturbine mit Generator zusätzlich eine Absorber- o. Kompressor-Wärmepumpe betrieben wird.
9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bereitstellung von mechanischer Arbeit una Wärme-Energie auch eine Dampfmaschine o. Dampfturbine benutzt wird - insbesondere bei der Verfeuerung fester Brennstoffe.
10. Verfahren nach * Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der elektrischen Energie aus Wärme ein thermo-ionischer "Brenner" eingesetzt wird.
11. Verfahren nach Ansprüchen 2,-4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bereitstellung von mechanischer Arbeit und Wärmeenergie auch "Kleinst "-Kernreaktoren eingesetzt werden.
12. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß z.B.

zur Verbesserung der Abgasverunreinigung eine Nachverbrennung der Gase erfolgt.